(国网吉林省电力有限公司 吉林长春 130000)
摘要：高压电缆接头的在线监测系统主要采用局部放电、护套电流、温度等状况检测，各有不同的故障评估方法，但都受到负荷变化的影响，三相之间的平衡状态也需要一并考量，不同状态量彼此之间也存在一定的相关性。因此提出了阈值预警、负荷比预警、三相平衡预警、趋势预警、综合预警等不同层次和种类的预警方法，完善高压电缆接头在线监测系统的预警机制。
关键词：高压电缆接头；温度在线测量；报警系统
引言
随着城市生活用电和生产用电的需求越来越大，电网发展势头日渐迅猛，对配电线路的稳定性也提出了更高的要求。电力电缆作为城市内传输电能的主要通道，平均每年以35%的增量快速发展。电缆故障往往是由接头引起，而6～10kV的配电电缆每隔300～500m中就有一个接头。因此，电缆接头在庞杂的配电网络中不计其数，存在的安全隐患不可小觑。绝缘水平下降往往是电力电缆接头出现故障的主因。绝缘水平下降，泄露电流增大，损耗随之增加，最终导致温度升高；温度升高又会加速绝缘老化，泄露电流增大，温度再升高，最终导致绝缘击穿。因此，可将电缆接头温度作为电缆运行状态的一个参量，对电力电缆的运行状态进行监测。
1高压电缆接头温度在线测量报警系统
1.1电信号测温
1.1.1热电偶测温
热电偶是自发电型传感器，无需外加电源即可测量温度。热电偶传感器的测温原理是基于热电效应。热电偶测温示意图如图1所示。将A、B两根不同材质的导体（或半导体）焊接起来形成一个闭合回路。当接点1和接点2之间的温度不同时，便在回路中产生热电动势，这种现象就是热电效应。在测温时，将接点1焊接起来作为测量端，放置于被测温度所在地；同时分开接点2，接入显示仪表或者变送器，称为参比端，参比端要保持温度恒定。
.png)
图1热电偶测温示意图
设1T为电缆接头待测温度，0T为参比端温度，则热电动势ABE
BN分别为导体A和导体B的自由电子密度；e为电荷量。热电偶具有结构简单、制造方便、测温范围宽、准确度较高、稳定性好以及热惯性小等优点，但同时也存在两个缺点：①安装时，当电缆接头较多的情况下，布线繁杂，现场难以维护；②参比端的温度需要保持恒定。而电缆运行环境不同，温度也会不同，此时参比端的温度会随之改变且极难修正。因此，热电偶常用于钢铁工业中钢水温度的连续测量和反应堆测温，监测电缆接头温度时不常采用此方
1.1.2集成传感器测温
集成传感器由硅半导体制成，也称其为硅传感器。它的基本原理是将补偿电路、放大电路和敏感元件集成封装在一个壳体中，通过测量PN结的电流和电压数值来确定待测物体温度的大小。待测物体温
中：FU为正向电压降；FI为正向电流；g(0)U为PN结在绝对零度时的电势差；r为常数；c为光速；T为待测物体温度。集成传感器测温具有反应快、性价比高、体积小以及线性好的特点，适合电缆接头温度在线监测，不足之处在于要预防电缆的电磁干扰对测温精度的影响。
1.2分布式光纤测温
分布式光纤测温技术于20世纪70年代末提出，并由专业人员研究出分布式光纤瑞利散射测温、分布式光纤布里渊散射测温以及分布式光纤拉曼散射测温3种测温技术。其中，瑞利散射测温技术在使用常规材料的光纤时温度变化不大，所以实际应用不多；布里渊散射测温技术的研究起步较晚，虽然传感距离、空间分辨率和测量精度等性能都最好，但制造昂贵而复杂，还未大量投入商业使用。拉曼散射测温技术已趋于成熟并实用化，各项性能都较好，因此得到普遍应用。拉曼散射原理：将频率为0v的光束射入光纤中，入射光子与光纤分子发生非弹性碰撞并放出或吸收一个与分子振动相关的高频声子，从而改变入射光子的频率和运动方向。在碰撞过程中，若入射光子获得因分子振动而产生的部分能量，则入射光频率小于声子频率，此时拉曼散光子称为反斯托克斯光子；反之，若分子获得入射光子振动而产生的部分能量，则入射光子失去能量，声子频率小于入射光子频率，此时拉曼散射光子称为斯托克斯光子。
1.3有源无线测温
有源无线测温法是指将温度传感器与无线通信技术结合，温度传感器对发热点进行测量，将测得的温度信号通过无线芯片传输到终端监测设备，终端监测设备接收温度信号转换成温度信息显示出来。常见的温度传感器有数字温度传感器、热电阻、热敏电阻等。有源无线测温法可直接监测电缆接头温度变化，具有成本低、无需布线、稳定性好以及实现温度信号的无线传输等优点，但温度传感器需要电池或者小CT取能供电才能工作。电池供电的缺点就在于需定时更换电池且电池抗高温能力差。而小CT取能深受电缆电流影响，若电流过小，则供电不够；若电流过大，则易烧坏小CT甚至传感头。可见，小CT供电缺乏普遍性。除电缆接头温度测量外，有源无线测温法还常用于开关柜温度监测中。
2预警机制
2.1阈值预警
阈值预警比较简单，只需设定各个参量的阈值，当达到时触发告警，灵敏度很高，相对于温度、电流／电压等直观的测量参量来说非常适用，但对于局部放电等复杂间接的参量就过于简单。一般只作最基本的预警，使电力运检人员得到初步的提醒和关注。电缆接头相关阈值预警包括以表１中几类（表中Ｔｈ为相关参量的预警阈值）。
2.2上位机系统实现
通过DTU柜利用电力专用信道向SCADA系统上传实时温度数据，以构建功能更为完善的上位机系统。硬件系统通过异步串口通信方式向DTU上传实时温度数据；搭载嵌入式实时操作系统的DTU柜按照104规约进行遥信。远端监控主机可通过监测软件对温度数据进行接收、趋势曲线绘制以及报表储存。监测软件通过Labview平台进行开发，利用串口控件、显示控件及ActiveX等控件实现上述功能。
结语
本文介绍了电缆接头在线监测的几种关键技术及其相关特性，特别指出负荷的影响、三相之间的平衡或不对称特性，提出了阈值预警、负荷比预警、三相平衡预警、趋势预警等具体的预警机制，并在此基础上提出几种监测参量相互结合起来的综合预警，可以改进以往电缆接头的综合监测系统只简单汇集各种监测参量并各自给出预警的做法。但对于其中相关阈值、权重或系数的合理选取仍然需要进一步的研究，以提高在线监测预警的准确性和实时性。
参考文献:
[1]杜伯学,马宗乐,霍振星,等.电力电缆技术的发展与研究动向[J].高压电器,2010,46(7):100-104.
[2]王琼,任丽丽,李建.电力电缆监测与预警系统的研制[J].仪器仪表与分析监测,2008(4):13-14,17.